《科学与技术》形考任务三（5--10周）试题含参考答案.docx

科学与技术形考任务三（5-10周）试题含参考答案本次形考任务包括填空题（10道，共10分）、名词解释（6道，共18分）、简答题（3道，21分）、论述题（3道，36分）、小论文（1道，15分）。本次形考任务成绩占形成性考核成绩的20%,你有2次答题机会，请认真作答，确认完成后再提交。一、填空题（每题1分，共10分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）1.1.原子的范围是mo原子核的范围是m3 .夸克的的范围mo4 .原子能释放的方式有三种，分别是原子核衰变、原子核聚变。5 .在原子能三种释放形式中，其中利用最多是?6 .核电站是利用反应所放出的核能，驱动汽轮发电机组进行发电的设施。7 .三大合成高分子材料是塑料、合成纤维、8 分子生物学诞生的标志是。9 .蛋白质的基本结构单位是10 .核酸的基本单位是。简答题（10分）1 .原子的范围是IO-IOmo2 .原子核的范围是10-14IO-15m。3 .夸克的的范围10-20mo4 .原子能释放的方式有三种，分别是原子核衰变、原子核裂变、原子核聚变。5 .在原子能三种释放形式中，其中利用最多是一原子核裂变。6 .核电站是利用原子核裂变反应所放出的核能，驱动汽轮发电机组进行发电的设施。7 .三大合成高分子材料是塑料、合成纤维、合成橡胶。8 .分子生物学诞生的标志是1953年沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型。9 .蛋白质的基本结构单位是氨基酸。10 .核酸的基本单位是核甘酸。二、名词解释（每题3分，共18分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）2.1 .原子核2 .核能3 .纳米材料4 .超导材料5 .细胞全能性6 .基因工程简答题（18分）1 .原子核：简称“核”，位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成，中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。2 .核能是一种通过核反应从原子核释放的能量,包括核裂变和核聚变两种方式。核能是原子能的简称，也被称为原子能。核能的利用是20世纪能源科学的主要成就之一。核裂变反应是人类和平利用核能的关键技术，而核反应堆则是维持可控核裂变链式反应的装置。3 .纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸（I-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于oooo个原子紧密排列在一起的尺度。纳米材料的定义可以总结为：在三维空间中，至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料。4 .超导材料是一种在特定温度下电阻为零的导体，属于物理学领域。目前已有28种元素和数千种合金和化合物被确认为超导材料。超导材料具有电阻为零、抗磁性和同位素效应等特性。超导材料在电力传输方面具有巨大优势，可以实现几乎无损耗的电力传输。用超导材料制作的电线和变压器可以减少电力传输过程中的能量损失，提高能源利用效率。5 .细胞全能性是指在多细胞生物中，每个体细胞的细胞核具有发育成完整个体的全部基因。在一定条件下，这些细胞可以发育成各种不同的组织和器官。根据细胞全能性的大小，可以将细胞分为全能性细胞（如早期胚胎细胞）、多能性细胞（如原肠胚细胞）和专能性细胞（如造血干细胞）。在植物中，高度分化的细胞具有全能性，但在动物中，已分化的细胞全能性受到限制，但可以通过细胞重编程技术获得。细胞全能性的研究进展，如克隆技术，有助于我们更好地理解生命起源和发育过程。6 .基因工程是一种生物技术，通过分子遗传学和现代生物技术手段，特别是DNA重组技术，对生物基因组的结构或组成进行人为修饰、改造或重组，以实现生物体的遗传改良或新物种的创造。基因工程的主要目标是实现基因的精确剪切、拼接和转移，从而获得所需的基因产物或新的生物类型。基因工程的关键技术包括限制性内切酶、DNA连接酶和质粒载体等。三、简答题（每题7分，共21分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）3 .爱因斯坦质能关系式说明了什么？简答题（7分）答：爱因斯坦质能关系式E=mc2是狭义相对论的一个重要结论，表明了质量和能量之间的关系。这个公式表明，一个物体的能量等于其质量乘以光速的平方。这意味着，一个物体的质量可以转化为能量，反之亦然。爱因斯坦质能关系式对于核能的利用以及基本粒子的研究具有重要意义。广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的理论，其中的等效原理表明引力和惯性力是等效的，而爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程，只取决于时空局域几何。4 .简述生物技术的定义与范围。简答题（7分）答：生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物细胞及其产生的活性物质，作为某种化学反应的执行者，将原料进行加工成某种产品来为社会服务的技术。通俗地说，生物技术就是利用生物（动物、植物或微生物）或其产物，来生产对人类有用的物质或生物。生物技术并不完全是一门完全新兴的技术，按历史发展和使用方法的不同，生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术两大类。传统生物技术是应用发酵、杂交育种等传统的方法来获得需要的产品。现代生物技术是以生物化学或分子生物学方法改变细胞或分子的性质而获得需要的产品。这也是我们一般所认为的生物技术。随着显微镜的发明和微生物的发现，二战期间抗生素的特殊需求，DNA双螺旋结构的发现，现代生物技术的雏形逐步形成，20世纪70年代DNA体外重组的成功，标志着现代生物技术的正式诞生。根据操作的对象和技术，现代生物工程一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程，其中，基因工程技术是现代生物技术的核心技术。生物技术是一门应用生物学原理，通过生物体内的生产或生物体外的生物反应器生产实用产品的技术。它综合了分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术。生物技术的应用领域广泛，包括人类医药、农业、生态防护等。5 .简述现代化学发展的特点。简答题（7分）答：现代化学发展的特点包括：1.宏观向微观深入：化学家对物质的认识和研究已经从宏观深入到微观层面，例如原子内部结构和能量变化等。2 .高度量化：化学研究更加依赖于精确的实验数据和定量分析，如化学反应机理和分子、原子间的能量交换。3 .多学科交叉：现代化学与其他科学领域（如生物学、物理学、材料科学等）的交叉应用日益广泛。4 .技术进步：化学技术的进步推动了化学工业的发展，如纳米技术、生物化学、绿色化学等。5 .环境和能源问题：化学家正在积极寻找解决环境和能源问题的方法，如清洁能源、环保材料等。四、论述题（每题12分，共36分）6 .为什么说核能是高效、清洁和安全的能源？简答题（12分）答：首先，核电在减少温室气体这一方面具有均无可比拟的优势。核裂变能量是在核反应堆内用中子轰击重原子核时释放的产物，主要是中等元素的原子核以及中子，不产生任何温室气体和粉尘。其次核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。核聚变能源的和平利用现在还没有真正实现，但是从聚变反应在机理看来，反应只生成惰性气体氮和中子射线，比裂变反应更加清洁。无论是核聚变还是核裂变，生成物都没有二氧化碳，也没有其他会导致温室效应的气体。就现在正在运营的核电站而言，虽然也存在放射性废物污染的问题，但是由于核能发电效率高，而且更为集中，便于统一处理，所以造成的污染要比传统能源低很多。因此我们说相比于火电，核能是一种清洁的能源。核能是高效的能源，一千克天然铀所能够发出的电量是同量木材，煤，石油等燃料所发电量的万倍以上，也是太阳能，水能等天然能源发电量的万倍以上。核能是清洁的能源，一座核电站每年卸出的燃烧后的乏燃料所产生的污染要比一座同功率的燃煤电站所产生的污染要小得多。当然，由于核电站的乏燃料都是放射性元素，处理时要解决特殊的科学技术问题。但总量少、总容积小是其基本特点。核能是安全的能源，核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，工作原理不同，不会发生类似原子弹的爆炸现象。核电站的乏燃料中的放射性物质被层层包围在包壳，压力壳和安全壳三道屏障内，不会释放出来危害人类和生物。历史上的美国三里岛事故和前苏联（乌克兰境内）切尔诺贝利事故，是由于人为的操作不当造成的，总结这些经验教训，核电站的安全乃是有充分保证的。7 .当代新材料发展方向是什么？简答题（12分）答：当代新材料的发展方向主要包括高性能化、高功能化、高智能化。随着人类对材料性能与微观结构的研究与认识，新材料的设计理论日益成熟，新材料的制备技术也在不断提高。此外，节能降耗、环保也是新材料发展的关键方向之一。此外，新材料的产业发展趋势表明，中国已经成为新材料的生产和消费大国，钢铁、重要有色金属、主要建材、合成纤维等基础材料的产量均居世界首位。同时，新材料产业也是支撑国民经济发展的基础产业，逐渐成为促进经济快速增长和提升企业及地区竞争力的源动力。具体而言，金属类材料企业转型升级的发展方向是大力发展如高纯金属、非晶合金等特殊金属材料，以及可用于核电、超超临界火电、海洋工程、汽车工程、轨道交通方面的高品质特殊钢；化工类材料企业转型升级的发展方向主要是合成橡胶、工程塑料、有机硅材料和氟材料。8 .目前生物技术的应用主要在哪几个方面？试举例三个方面。简答题（12分）答：伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。例如，在食品方面。食品生产是世界上最大的工业之一，食品生物技术包含的内容很广，如提高食品产量和质量、开拓食品种类等。首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。例如，现代发酵工程可以认为是从传统的酿造业脱胎而来，然而，现代发酵工程与传统的酿造业已经是不可同日而语的两回事了。作为人们的重要调味品之一的酱油，世界上不少地方至今仍用传统的酿造工艺进行生产，但那可是一个很繁琐、很费时的过程，从发酵、晒酱、泡酱，直到取得成品酱油，需要半年到一年的时间。在20世纪80年代，日本的一家公司用现代的发酵工程取而代之。他们的做法是将一种耐乳酸细菌和一种酵母菌一起固定在海藻酸钙凝胶上，再装入制造酱油的发酵罐。从原料到成品的周期还不满3天！其次，生物技术可以提高食品质量。例如，由于人体吸收过量的砂糖会增加脂肪的积累，引起肥胖、高血压、糖尿病、心血管等疾病，因此许多甜味食品中使用高果糖浆来代替蔗糖。高果糖浆以淀粉为原料，生产过程中先后使用了Q淀粉酶、糖化酶和异构化酶，随着固定化酶的研究和应用的发展，从1973年起，便开始采用固定化酶（或含酶菌体）生产高果糖浆。目前世界上每年淀粉糖的用量与日俱增，其中70%是高果糖浆，而砂糖用量逐年下降。可以说高果糖浆的生产是食糖工业的一场革命，又是酶工程在工业生产中最成功、规模最大的应用。第三，生物技术还用于开拓食品种类。例如，蛋白质是构成人体组织的主要材料，每个人在一生中要吃下约1.6吨蛋白质。然而，蛋白质是地球上最为缺乏的食品，按全世界人口的实际需要计算，每年缺少蛋白质的数量达3000-4000万吨。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决这一问题提供了一条可行之路。所谓单细胞蛋白，是指由单细胞的微生物生产出来的蛋白质。微生物体内含有丰富的蛋白质，按干重计算，酵母菌的蛋白质含量为45%55%,细菌的蛋白质含量更是局达60%80%,而农作物中含蛋白质量最图的是大豆，它的蛋白质含量也不过是40%左右，另外，微生物的繁殖速度很快，因此，通过微生物获取蛋白质比种植业和养殖业快得多。以发酵工程来生产单细胞蛋白是不太复杂的事，关键是选育出性能优良的酵母菌或细菌。这些微生物迅速繁殖，一天里要繁殖十几代甚至几十代。每一代新生的微生物又会拼命吞噬“食物”，合成蛋白质，并繁殖下一代当然，这些过程都是在发酵罐里完成的。人们通过电脑严密地控制着发酵罐内的发酵过程，不断加入水和营养物（甲醇、甲烷、纤维素），不时取出高浓度的发酵液，用快速干燥法制取成品一一单细胞蛋白。20世纪60年代,英国率先实现了单细胞蛋白的工业化生产。此后，日本、美国、法国、前苏联、德国相继建立了生产单细胞蛋白的工厂。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌五、小论文（二选一，15分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件，）9.在“朋友圈”做一调查，说明生物技术在生活中的应用。（至少3例，800字以上）2.用关键词“高科技、新材料、新生活”写一篇心得文章。（800字以上）简答题（15分）2.用关键词“高科技、新材料、新生活”写一篇心得文章。（800字以上）答：高科技、新材料和新生活是一个相互关联、相互促进的系统。高科技的发展推动了新材料的出现，新材料的出现又进一步推动了高科技的创新，新生活的实现则需要高科技和新材料的共同作用。在这个系统中，高科技、新材料和新生活是互相影响、互相推动的。高科技，即高新技术，包括信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术等。高科技的发展不仅能够提高生产效率，改善生活质量，而且能够推动社会经济的快速发展。例如，新能源技术的发展，如太阳能、风能、水能等，可以减少对化石燃料的依赖，减少温室气体排放，有助于环保和可持续发展。新材料，是指具有新的性能、新的应用领域或者新的制备方法的材料。新材料的出现和发展，极大地推动了科技的进步，也改变了人们的生活。例如，生物材料的应用，如人工关节、心脏瓣膜等，已经极大地改善了人类的生活质量。新生活，是指通过高科技和新材料的手段，使人们的生活更加便捷、舒适、安全、健康。新生活的实现，需要高科技和新材料的共同努力。例如，智能家居技术的发展，使家庭生活更加便捷；新材料的应用，如防弹衣、防弹车等，使人们的生活更加安全。总的来说，高科技、新材料和新生活是一个相互影响、相互推动的系统。高科技的发展推动了新材料的出现，新材料的出现又进一步推动了高科技的创新，新生活的实现则需要高科技和新材料的共同作用。在这个系统中，高科技、新材料和新生活是互相影响、互相推动的。